Київ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Уманській державній аграрній академії Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник

- доктор сільськогосподарських наук, професор Єщенко Володимир Омельянович, Уманська державна аграрна академія, завідувач кафедри загального землеробства.

Офіційні опоненти

- доктор сільськогосподарських наук, професор, головний науковий співробітник лабораторії сівозмін Інституту землеробства УААН Бойко Петро Іванович.

- кандидат сільськогосподарських наук, доцент кафедри загального землеробства Національного аграрного університету Кротінов Олексій Павлович.

Провідна установа

- Білоцерківський державний аграрний університет

Захист дисертації відбудеться “18 ” червня 2003 року о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту землеробства УААН.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою установи, просимо надсилати за адресою: 08162, Україна, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області, Інститут землеробства УААН, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради.

Автореферат розісланий “ 16 ” травня 2003 року.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради Л.О. Кравченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

озима пшениця продовольчий зерно

Вступ. Розвиток рослинницької галузі в нашій країні тенденційно йшов по шляху розширення посівних площ за рахунок розорювання природних угідь, які вважались малопродуктивними. Інтенсивне землеробство велось і на схилових землях, що робило його екологічно небезпечним.

Не виваженою на сьогодні залишається стратегія виробництва в нашій країні конкурентноздатного продовольчого зерна озимої пшениці, коли розширення посівних площ основної хлібної культури супроводжується розпилюванням тих незначних матеріально-грошових вкладень у це виробництво, якими сьогодні володіє село. В результаті замість інтенсивних технологій використовуються спрощені, а посіви озимої пшениці розміщаються після гірших попередників, що обумовлює формування замість продовольчого фуражного зерна низького ґатунку.

При однорічному використанні багаторічних трав (люцерни чи конюшини) на один укіс як попередника озимої пшениці не використовується той потенціал, який закладено природою цих багаторічних культур, а перенесення високої вартості насіннєвого матеріалу трав на відповідно невеликий врожай їх зеленої маси чи сіна супроводжується зростанням собівартості кормової продукції для тваринництва, що робить останнє збитковим.

Актуальність теми. Над вирішенням проблеми оптимізації співвідношення між природними угіддями і землями в обробітку в межах країни в останні роки працювало ряд науково-дослідних установ і провідних вчених (В.Ф. Сайко, О.Г. Тараріко та ін.), а для умов Черкащини наші дослідження в цьому напрямі виконані вперше.

Якість окремих попередників озимої пшениці стосовно конкретних грунтово-кліматичних умов розглядалась різними дослідниками лише з господарського боку, в той час як нами ці попередники оцінювались і з екологічної точки зору. Все це вказує на актуальність таких досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дослідження по темі дисертаційної роботи є складовою частиною науково-дослідної тематики кафедри загального землеробства Уманської державної аграрної академії (номер державної реєстрації - 0199U000221) у відповідності з НТП “Землеробство”.

Мета і задачі досліджень. Розробити оптимальну структуру сільськогосподарських угідь для Черкаської області на основі всебічного опрацювання статистичного матеріалу землекористування та всебічної оцінки окремих попередників озимої пшениці у вирішенні проблеми виробництва продовольчого зерна.

В задачу досліджень щодо оптимізації структури попередників для озимої пшениці входило порівняльне вивчення кукурудзи на силос, стерньового попередника, чистого пару і люцерни одно- і дворічного користування за їх впливом на структуру ґрунту, умови водного режиму, забезпеченість рослин нітратним азотом, фітосанітарний стан та продуктивність посівів наступної озимини. Програмою досліджень передбачалось також оцінити названі попередники за інтенсивністю прояву водної ерозії ґрунту під ними протягом весняно-літнього періоду та за балансом органічної речовини ґрунту.

Об'єктом досліджень були структура сільськогосподарських угідь і попередників озимої пшениці.

Предмет досліджень: площі ріллі й інших сільськогосподарських угідь та їх деградованість, різні види парових і непарових попередників озимини і культура озимої пшениці.

Методи досліджень. Для вирішення питань оптимізації структури сільськогосподарських угідь на основі статистичної інформації в межах Черкаської області використовувався аналітичний метод досліджень, а для поліпшення структури попередників озимої пшениці - польовий, лабораторний і статистичний методи.

Наукова новизна полягає в тому, що вперше для умов Черкащини в розрізі районів області проведено групування земель за проявом водної ерозії, визначені шляхи використання виведених з орних земель площ та розроблено модель плодозміну для забезпечення стабільно високої продуктивності посівів озимої пшениці з урахуванням переходу галузі землеробства до ринкових відносин.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці рекомендацій щодо переведення орних земель на схилах крутизною 50 і більше в природні кормові угіддя, що здешевлює виробництво кормів та захистити схилові землі від подальшої ерозії. Виключення з структури попередників озимої пшениці чистого пару, кукурудзи на силос і стерньових колосових сприятиме інтенсифікації виробництва пшеничного зерна, а дворічне використання багаторічних трав замість однорічного забезпечить краще відтворення родючості ґрунту без додаткових на це витрат грошово-матеріальних ресурсів.

Особистий внесок здобувача полягає у зборі та аналізі інформаційного матеріалу про використання земельних ресурсів Черкаської області, у проведенні польових досліджень з попередниками озимої пшениці та аналізі результатів цих досліджень.

Апробація результатів досліджень. Основні положення та розробки дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на: науковій конференції Уманської державної аграрної академії, присвяченій 100-річчю від дня народження С.С. Рубіна (16-17 лютого 2000 р.); науково-практичній конференції “Біостимулятори росту - надійний засіб підвищення продуктивності сільськогосподарських культур” (Умань, 2000 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми виробництва екологічно-чистої сільськогосподарської продукції на межі третього тисячоліття” (Житомир, 25-27 жовтня 2000 р.); засіданнях кафедри загального землеробства Уманської державної аграрної академії в 1998, 1999, 2000 р.р.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових праць, у тому числі 6 статей у провідних фахових виданнях.

Обсяг та структура роботи. Дисертація викладена на 232 сторінках машинописного тексту, включає 39 таблиць, складається із вступу, семи розділів, висновків і пропозицій виробництву. Список використаних джерел включає 268 публікацій, з них 10 - іноземною мовою. Додатки з результатами аналізу експериментальних даних викладено на 85 сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

1. Структура сільськогосподарських угідь та посівних площ як показники інтенсифікації ведення сільськогосподарського виробництва (огляд літератури)

В розділі подається короткий огляд літератури з питань використання земельних ресурсів в сільськогосподарському виробництві України, аналізується ефективність використання різних попередників озимої пшениці залежно від грунтово-кліматичних умов зони.

2. Умови та методика проведення досліджень

Західна частина Черкащини (Христинівський, Жашківський, Маньківський, Монастирищенський та Уманський райони) характе-ризується плоскорівнинним рельєфом, а решта 11 правобережних районів має широко-хвилястий тип рельєфу. Лівобережні райони області рівнинні. Основними ґрунтами області є чорноземи типові малогумусні, чорноземи опідзолені і чорноземи реградовані.

Клімат території області помірно-континентальний. Вегетаційний період триває 205 днів, а період активної вегетації з середньодобовою температурою вище 100С - 160-165 днів. Опади по території і протягом року розподіляються дуже нерівномірно. За вегетаційний період згідно багаторічної норми в окремих районах може випадати 340-370 мм опадів різної інтенсивності. Весняні посухи можуть проявлятись один раз за 2-5 років, а в літні місяці можливість посухи складає 70 %.

Територія дослідного поля Уманської державної аграрної академії, де виконували експериментальну частину роботи, представляє вирівняне підвищене плато з підгрунтовими водами на глибині 22-24 м.

Ґрунт на дослідних ділянках - чорнозем опідзолений, важко-суглинковий з 3,3 % гумусу в орному шарі та з вмістом легкогідролізованого азоту за Корнфілдом, рухомого фосфору і обмінного калію за Чириковим відповідно 108, 112 і 104 мг/кг.

Річна сума опадів у всі роки досліджень була більшою за багаторічну норму. Найкраще забезпечення опадами передпосівного періоду відмічалось в 1997 р., коли за серпень випало майже дві норми.

Найпосушливим цей місяць був у 1999 р. Кількість опадів у вересні протягом всіх років була близькою до норми. Більше двох норм опадів випадало в жовтні 1998 і листопаді 1998 і 1999 рр. Майже дві норми опадів було в квітні 1999 р., в той час як наступні місяці вегетації озимини в цьому році виділялись надзвичайною сухістю. 1998 і 2000 рр. за кількістю опадів за весняно-літні місяці були на рівні норми.

Особливістю погоди виділявся період з листопада 1998 р. по березень 1999 р., коли сніг випав на мокрий ґрунт в листопаді і не сходив аж до середини березня 1999 р. Це особливо негативно відбивалось на перезимівлі кращих з осені посівів озимини, які вийшли із зими найгіршими.

Для удосконалення структури сільськогосподарських угідь в Черкаській області використовували аналіз статистичних даних управління агропромислового комплексу Черкаської обласної державної адміністрації, а для удосконалення структури попередників озимої пшениці закладали короткотривалі польові досліди за такою схемою: чистий пар; вико-вівсяна суміш (контроль); люцерна першого року користування на один укіс, люцерна другого року користування на один укіс; кукурудза на силос (фаза МВС зерна); озима пшениця.

Посівна площа ділянок 150 м2, облікова - 100 м2. Повторність досліду триразова. Перед сівбою озимої пшениці сорту Миронівська 27 з нормою витрати на 1 га 5 млн. шт. зерен під передпосівну культивацію вносили N60P60K60. Гербіциди на посівах не застосовували, хоч на окремих варіантах бур'янів було більше за поріг шкідливості.

Програмою ведення польових дослідів передбачалось визначення:

- вологості метрового шару ґрунту та запасів доступної вологи в ньому на час сівби і при виході рослин озимої пшениці із зими - термостатно-ваговим методом;

агрегатного складу ґрунту в шарі 0-20 см на час сівби та при виході рослин в трубку - методом сухого просіювання за Н.І. Савіновим ;

- водостійкості структурних агрегатів - методом П.І. Андріанова;

- коефіцієнта структурності - розрахунковим методом;

- вмісту нітратного азоту в шарі ґрунту 0-20 см перед сівбою і перед колосінням озимої пшениці - за допомогою іоноселективного електрода;

- забур'яненості посіву у фазі виходу рослин в трубку і в період колосіння - кількісним методом;

- ураженості рослин кореневими гнилями - перед збиранням врожаю за методикою ,описаною А.Ф. Коршуновою, А.Є. Чумаковим і Р.І. Щекочихіною (1976);

- густоти рослин у фазі повних сходів, виходу із зими і перед збиранням врожаю - шляхом підрахунку на закріплених площадках площею 1 м2 (шість рядків довжиною по 111 см);

- польової схожості насіння, виживання рослин і коефіцієнта продуктивного кущіння - розрахунковим методом;

- рівня врожайності зерна - за допомогою прямого комбайнування з облікової площі;

вмісту сирої клейковини в зерні - шляхом її відмивання водою із розмеленої проби зерна масою 25 г;

- балансу гумусу в полі попередників озимої пшениці - розрахунковим методом;

маси надземних рослинних решток - за допомогою рамки 1х1 м , а маси кореневих решток - за М.З. Станковим.

В окремому досліді на схилах різної крутизни інтенсивність змиву ґрунту водою з верхньої частини схилу визначалась методом шпильок, описаним В.Ф. Мойсейченком і В.О. Єщенком (1994).

Для статистичного аналізу використовували дисперсійний аналіз.

3. Сучасний стан землекористування Черкащини та основні напрями його екологічної стабілізації

Земельному фонду Черкаської області великої шкоди завдає водна ерозія, в результаті якої впродовж 30 років втрачено 3,7 см гумусового горизонту, а вміст гумусу знизився з 3,30% в 1975 р. до 3,15% в 1991 р. (С.Ю. Булигін, 1991). Водна ерозія зумовила високий ступінь еродованості ґрунтів. На 1991 р. в області налічувалось 360,1 тис. га еродованих сільськогосподарських угідь і з року в рік ця цифра збільшується, при чому зростаючими темпами. Так, якщо щорічний приріст еродованих земель за період з 1961 по 1981 р. склав 2,50 тис. га, то за період з 1981 по 1991 р. цей показник зріс до 3,82 тис. га.

Основною причиною високої еродованості земель Черкащини В.Ф. Сайко (1997) та інші дослідники вважають високу їх розораність. Так, частка орних земель серед всіх сільськогосподарських угідь на 1980, 1990 і 2000 р. склала в межах сільськогосподарських підприємств області відповідно 90,1; 90,8 і 90,5%. Але сам по собі високий показник розораності угідь не може спричинити інтенсивний розвиток ерозійних процесів. Так, в Драбівському і Чорнобаївському районах з досить високим показником розораності (відповідно 92,5 і 92,3 %) еродованість угідь була найнижчою в області - відповідно 2,0 і 5,5 %, а в Чигиринському районі з найнижчим рівнем розораності (73,1 %) еродованість сільськогосподарських угідь була на 12 % вищою середньообласного показника, що пов'язано з особливостями рельєфу орних земель.

Наші дослідження показали, що в цілому по області 25,6 % ріллі в сільськогосподарських підприємствах знаходяться на схилових землях, де є реальна можливість прояву водної ерозії за відповідних умов погоди і агротехніки. І до цього показника близько наближається частка сільськогосподарських угідь з еродованими ґрунтами, яка по області складає 28 %.

За ризиком прояву водної ерозії для вирішення проблеми екологізації землекористування всі адміністративні райони області поділені нами на чотири групи: з дуже високою ерозійною небезпекою, де орні землі на схилах більше 20 займають більше 40 % (Корсунь-Шевченківський, Городищенський, Лисянський, Чигирин-ський і Смілянський); з високим рівнем, де рілля на ерозійно-небезпечних схилах займає 30-40 % (Канівський, Звенигородський, Кам'янський, Катеринопільський, Шполянський і Тальнівський); з середнім рівнем небезпеки, де частка ріллі на ерозійно-небезпечних схилах знаходиться в межах 10-30 % (Монастирищенський, Маньківський, Жашківський, Уманський і Христинівський). Група з практично відсутнім ризиком прояву водної ерозії, в якій рілля на схилах більше 20 крутизни займає лише 2,6-6,9 %, включає Черкаський, Золотоніський, Чорнобаївський і Драбівський райони.

До першочергових заходів для перших трьох груп районів слід віднести виключення із категорії орних земель ріллі на схилах крутизною більше 100 з наступним її залісненням. Таких площ в першій, другій і третій групах буде відповідно 2,0; 1,6 і 0,3 тис. га, тому певні труднощі, пов'язані із залісненням крутосхилів, будуть лише в перших двох групах районів. Серед окремих адміністративних районів Черкаської області значне напруження щодо реалізації цього протиерозійного заходу буде характерне для Канівського району, де цю роботу необхідно виконати на 900-гектарній площі, а також для Корсунь-Шевченківського, Смілянського, Лисянського і Городищенського районів, де площа заліснення передбачається в межах 400-500 га.

Другим протиерозійним заходом є залуження орних земель на схилах з крутизною 5-100. Із 60,8 тис. га в межах області в розрізі першої, другої, третьої і четвертої груп районів таких земель буде відповідно 28,1; 19,6; 10,8 і 2,3 тис.га. Такий захід можна реалізувати за рік - два лише в четвертій групі районів, а в решті груп районів - протягом трьох-чотирьох в зв'язку з відсутністю на сьогодні в необхідній кількості насіння багаторічних трав.

Отже, площа ріллі в цілому по Черкаській області буде зменшена на 64,7 тис. га, а частка багаторічних насаджень і природних кормових угідь зросте відповідно на 3,9 і 60,8 тис. га.

На орних землях з крутизною схилів 2-50 повинен поширюватись набутий в Канівському і Чигиринському районах досвід впровадження теоретичних розробок Інституту землеробства УААН щодо ґрунтозахисного ведення землеробства на основі контурно-меліоративної організації території.

4. Аналіз структури посівних площ і попередників озимої пшениці в колективних сільськогосподарських підприємствах

Черкаської області

Коефіцієнти використання біокліматичного потенціалу і екологічна стійкість агроландшафтів в кожній грунтово-кліматичній зоні України в значній мірі визначається структурою посівних площ. Найбільш повно вони реалізуються за умов плодозміни, що свідчить про недоцільність вузької спеціалізації рослинницької галузі та використання при цьому повторних посівів.

Інститут землеробства УААН (Г.К. Медвідь, П.І. Бойко, 1993) розробив на перспективу орієнтовні нормативи щодо структури посівних площ, згідно яких в Лісостепу зернових повинно бути 43 % в т.ч. 20 % озимої пшениці, 14 % технічних в т.ч. 10 % цукрових буряків, 8 % овочів і картоплі, 34 % кормових в т.ч. 15 % багаторічних трав і біля 1 % чистих і сидеральних парів.

В структурі посівних площ Черкащини протягом останніх 30 років зернові займають біля 52 %, технічні - 15 %, овочі і картопля - 1-2 %, кормові - 31-33 %. За останні роки намітилась тенденція до збільшення частки озимої пшениці (з 20 до 22 %), різко (з 9,0 до 5,6 %) скоротились посіви гороху і цукрових буряків (з 12,5 % в середньому за 1971-1980 рр. до 9,1 % в середньому за 1991-2000 рр.). В групі кормових кукурудза на силос займає на 5 % більшу площу за багаторічні трави.

Кукурудза на силос в останні роки займає все більшу частку і в структурі попередників озимої пшениці (табл. 1).

Таблиця 1

Структура попередників озимої пшениці в колективних сільськогосподарських підприємствах Черкаської області, %

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в удосконаленні структури сільськогосподарських угідь для Черкаській області за рахунок виведення з ріллі земель на схилах більше 50 та обгрунтуванні видового складу попередників озимої пшениці як провідної зернової культури регіону.

2. Висока розораність ( біля 90%) та незначна частка сіножатей і пасовищ (близько 8%) та багаторічних насаджень ( біля 2%) свідчить про екологічну нестабільність агроландшафту області.

3. Значна частка орних земель (25,6%) знаходиться на ерозійно небезпечних схилах, що зумовлює високу еродованість грунтів, площі яких щорічно зростають на 2,55 тис.га. .

4. В останні роки в структурі посівних площ області різко (з 9,0 до 5,6%) зменшилась частка гороху і намітилась тенденція до збільшення частки озимої пшениці (з 19,6 до 22,2%). В структурі попередників озимої пшениці частка гороху зменшилась з 41 (1991 р.) до 20% (2000 р.), багаторічних трав з 19 до 14% при одночасному збільшенні частки кукурудзи на силос з 24 до 32%, стерньових колосових - з 0 до 5-7%, чистого пару - з 0 до 6-8% і ці зміни потребують глибокого наукового обгрунтування.

5. Включення в структуру попередників озимої пшениці кукурудзи на силос і чистого пару супроводжувалось помітним зниженням вмісту агрономічно цінних агрегатів та коефіцієнта структурності 20-сантиметрового шару ґрунту. На достовірну величину поліпшувались названі показники при вирощуванні озимої пшениці після люцерни і чим довшим було використання травостою люцерни, тим це поліпшення було більш вираженим.

6. Найкращі умови водного режиму для озимої пшениці складались після чистого пару, а найгірші - після кукурудзи на силос, але гідрологічна роль чистого пару обмежувалась практично лише осіннім періодом вегетації. Тривалість використання травостою люцерни негативно не відбивалось на зволоженості ґрунту на час сівби озимої пшениці.

7. Заміна вико-вівсяного пару чистим або люцерновим позитивно позначалось на забезпеченні посівів наступної озимини нітратним азотом, а найгірше умови азотного живлення складались після стерньового попередника і кукурудзи на силос.

8. Найкращим фітосанітарний стан посівів озимої пшениці складався після чистого пару, хоч його перевага в порівнянні із зайнятим за забур'яненістю і ураженням рослин кореневими гнилями була недостовірною. Після обох непарових попередників різко зростала забур'яненість посівів, а після стерньового - і ураженість озимини кореневими гнилями.

9. Після непарових попередників через погіршення умов вологозабезпеченості знижувалась густота сходів висіяної озимини, а найвищим цей показник був після чистого пару. Але різке зниження зимостійкості рослин парової озимини врожаю 1999 року привело до того, що в середньому за три роки густота продуктивного стеблестою на фоні чистого, вико-вівсяного і люцернового парів формувалась майже однаково. Нижчими ці показники були після непарових попередників.

10. При заміні вико-вівсяного пару чистим і люцерновим середня за 1998-2000 рр. урожайність зерна озимої пшениці підвищувалась відповідно на 1,8 і 3,0-2,9 ц/га при підвищенні вмісту клейковини відповідно на 2,2 і 1,1 -0,9%. Різке зниження урожайності зерна і погіршення його якості відмічалось при вирощуванні озимої пшениці після непарових попередників, в результаті чого в 2000 році Черкащина недобрала 100 млн.125 тис.грн.

11. Включення в структуру попередників озимої пшениці чистого пару і кукурудзи на силос супроводжується порушенням екологічної рівноваги за рахунок деградаційних процесів, зумовлених високою мінералізацією органічної речовини ґрунту та вищим потенційним його змивом на схилах. Стійкість ґрунтового середовища до деградаційних процесів підвищується при заміні однорічних трав багаторічними та при більш тривалому використанні їх травостою.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для екологічної стабілізації агроландшафтів всі орні землі на схилах 50 і більше (64,7 тис. га) потрібно вилучити з площі ріллі перевівши 60,8 тис.га у природні кормові угіддя і 3,9 тис.га - у багаторічні насадження шляхом їх залуження і заліснення, а для стабілізації виробництва продовольчого зерна з структури попередників озимої пшениці необхідно виключити всі стерньові культури і збільшити частку багаторічних бобових трав і гороху за рахунок кукурудзи на силос та чистого пару.